Bewährt im rauen Umfeld

Steuerungstechnik

Automation – Elektronische Systeme für die mobile Maschinen müssen hart im Nehmen sein. Ein eigens für mobile Anwendungen entwickelter Systembaukasten aus Steuerungen, Peripherie, Bediengeräten und elektrischen Antrieben eröffnet viele neue Möglichkeiten.

27. März 2013

Die Zeiten, in denen man im Cockpit eines Reinigungsfahrzeugs oder einer landwirtschaftlichen Zugmaschine lediglich einen Tacho, einen Steuerknüppel und einige Bedienelemente vorfand, sind endgültig vorbei: Auch in diesen Branchen hat die Automation Einzug gehalten, und genau wie in der Industrieautomation werden die Systeme auch in der mobilen Automation zusehends komplexer. Zugleich sind Automationskomponenten, die für Außenanwendungen konzipiert sind, jedoch besonders harten Bedingungen wie extremen Temperaturen, Feuchtigkeit, Salzwasser, Vibrationen und Stößen ausgesetzt. Der Ludwigsburger Automatisierungstechnikspezialist Jetter hat deshalb eigens für mobile Anwendungen einen Systembaukasten aus Steuerungen, Peripherie, Bediengeräten und elektrischen Antrieben entwickelt, dessen mechanische und elektronische Komponenten solchen rauen Einsatzbedingungen gewachsen sind.

Spezielle konstruktive Maßnahmen erfordert zunächst die Gestaltung der Gehäuse. Sie sind deshalb in der Regel aus Gussaluminium gefertigt, um einen umfassenden Schutz gegen Schmutz, Feuchtigkeit, Stöße, extreme Umgebungstemperaturen oder Salzwasser zu gewährleisten. Spezielle Abdichtungsmaßnahmen ermöglichen dabei Schutzarten bis IP69K. Darüber hinaus sind die Geräte bei Temperaturen von –40 bis +85 Grad Celsius voll funktionsfähig.

Harte Bedingungen gelten auch für die Elektronik innerhalb der Controller, Peripheriemodule, Bediengeräte und Antriebe. Beispielsweise kommt es in einer mobilen Arbeitsmaschine oft zu starken Schwankungen der Bordspannung zwischen 8 und 32 Volt, zudem wirken elektrische Störungen sowohl auf einzelne Komponenten als auch auf das gesamte System. Ein sicherer Betrieb der Geräte erfordert deshalb einen erweiterten Versorgungsspannungsbereich sowie eine spezielle Schirmung. Hinzu kommt, dass mobile Arbeitsmaschinen auch gegen hohe elektromagnetische Strahlungen von außen gewappnet sein müssen.

Spezielle Bediengeräte

Auch für Bediengeräte gelten andere Voraussetzungen als bei klassischen industriellen Anwendungen. So benötigen die Tastaturen zum Teil eine Beleuchtung der Tasten, weil die Maschinen oft auch im Dunkeln bedient werden. Die Anpassung der Tastenbeleuchtung an die Lichtverhältnisse erfolgt dann automatisch über einen eingebauten Lichtsensor. Zudem erwarten die Anwender in vielen Fällen eine Möglichkeit zum Anschluss einer Videokamera.

Maßgeschneiderte Antriebe

Komplettiert wird das Jetter-System durch maßgeschneiderte elektrische Antriebe. So arbeitet der als Vier-Quadranten-Regler ausgelegte Doppelumrichter JetMove Mobil 5000 sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichspannung. Für selbstfahrende Ernte- oder Baumaschinen stehen zudem auch Versionen mit einem DC/DC-Ausgang zur Verfügung, sodass das Fahrzeug mit 12 oder 24 Volt Gleichspannung und mit bis zu 400 Ampere versorgt werden kann. Der Umrichter ist abgestuft mit Leistungen von fünf bis 80 Kilowatt erhältlich. Sämtliche Strom-, Kontroll- und Wasseranschlüsse sind platzsparend an der gleichen Seite angebracht.

Jeder Controller ist beliebig mit den verschiedenen Peripheriemodulen kombinierbar, die in der Regel eine CAN-Schnittstelle zur Kommunikation mit anderen Teilnehmern innerhalb der Maschine besitzen. Als Protokolle sind standardmäßig CANopen und SAE J1939 implementiert. Mehrere Komponenten lassen sich zudem alternativ über Ethernet vernetzen und sind damit für zukünftige Anwendungen bestens vorbereitet. Die Integration des Kommunikationsprotokolls Isobus vereinfacht die Vernetzung der Zugmaschine mit landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten und dem Hofrechner. So lädt die Steuerung beim Anschließen eines Endgerätes, etwa einer Erntemaschine, deren spezifische Maskendaten auf das Bediengerät, sodass in der Fahrerkabine immer genau diejenigen Bedienelemente und Informationen zur Verfügung stehen, die im Moment benötigt werden. Alle Controllertypen sind frei programmierbar und untereinander Software-kompatibel, sodass sich einzelne Projekte auf einen anderen Controller portieren lassen. Die Programmiersprache JetSym STX basiert auf strukturiertem Text und hat sich bereits vielfach in der industriellen wie in der mobilen Automation vielfach bewährt.

Die jüngste Generation des Steuerungssystems hat Jetter zusammen mit einem führenden Hersteller für Kommunalfahrzeuge zur Straßenreinigung und Schneeräumung entwickelt. Dort erleichtert das Steuerungssystem die Bedienung der Fahrzeuge, steuert die Vierradlenkung, die Wasserrückgewinnung und dient der Optimierung von Diagnosefunktionen. Die Lösung umfasst das Anzeigegerät JetView Mobil 407 mit integriertem Controller sowie mehrere Peripheriemodule, die über einen CAN-Bus vernetzt sind. Dies verkürzt die diskrete Verdrahtung zu den Aktoren und Sensoren und minimiert den Montageaufwand.

Erfolg im Freilandtest

In einem aktuellen Projekt testet der Landtechnikhersteller Grimme aus dem niedersächsischen Damme den Doppelachs-Frequenzumrichter JMM-5000 am Radantrieb eines Kartoffelroders. Als Energie dient dabei Gleichspannung, die von einem Nebenantrieb erzeugt in den Zwischenkreis des Doppelumrichters eingespeist und an zwei permanenterregte Synchronmotoren weitergegeben wird. Die Motoren mit hoher Leistungsdichte wurden von Jetter speziell für diese Anwendung konzipiert. Die im Doppelumrichter implementierte Software regelt die Drehzahl, sodass das Gerät synchron mit der Zugmaschine läuft. Außerdem überwacht sie Strom und Drehmoment, um längere Überlasten sowie bei schlechten Bodenverhältnissen das Durchdrehen der Räder zu verhindern.

Auf einen Blick

-Die Jetter AG mit Sitz in Ludwigsburg ist ein führender Anbieter von Automatisierungslösungen für industrielle und mobile Anwendungen.

-Das Produktportfolio umfasst Steuerungen, Peripherie- und Funktionsmodule, Antriebsverstärker, Motoren, Bediengeräte sowie die zugehörige Software. Dazu kommen zahlreiche individuelle kundenspezifische Sonderlösungen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2013